Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một dạng bài tập hóa học rất quan trọng, đó là cân bằng phương trình oxi hóa khử. Cô giáo sẽ hướng dẫn các em từng bước một để giải bài tập sau đây nhé.

Bài tập: Cân bằng phương trình oxi hóa khử:
HBr + H2SO4 đặc, nóng -> Br2 + SO2 + H2O

Để cân bằng phương trình này, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp thăng bằng electron. Đây là một phương pháp hiệu quả, giúp chúng ta xác định đúng tỉ lệ các chất tham gia và tạo thành trong phản ứng oxi hóa khử.

Bước 1: Xác định các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.
Chúng ta cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong từng chất:
Trong HBr: H có số oxi hóa là +1, Br có số oxi hóa là -1.
Trong H2SO4: H có số oxi hóa là +1, S có số oxi hóa là +6, O có số oxi hóa là -2.
Trong Br2: Br có số oxi hóa là 0.
Trong SO2: S có số oxi hóa là +4, O có số oxi hóa là -2.
Trong H2O: H có số oxi hóa là +1, O có số oxi hóa là -2.

Qua việc xác định số oxi hóa, ta thấy:
– Nguyên tố Br trong HBr từ -1 lên 0 trong Br2. Đây là quá trình oxi hóa.
– Nguyên tố S trong H2SO4 từ +6 xuống +4 trong SO2. Đây là quá trình khử.

Bước 2: Viết các bán phản ứng oxi hóa và khử, đồng thời cân bằng electron.

Quá trình oxi hóa:
Br^-1 -> Br⁰
Để cân bằng số nguyên tử Br, ta thêm hệ số 2 vào Br^-1:
2Br^-1 -> Br₂⁰
Để cân bằng điện tích, ta thêm 2 electron vào vế phải:
2Br^-1 -> Br₂⁰ + 2e^–
Số electron nhường là 2.

Quá trình khử:
S⁺⁶ -> S⁺⁴
Để cân bằng điện tích, ta thêm 2 electron vào vế trái:
S⁺⁶ + 2e^– -> S⁺⁴
Số electron nhận là 2.

Bước 3: Nhân các bán phản ứng với các hệ số thích hợp để số electron nhường bằng số electron nhận.
Trong trường hợp này, số electron nhường là 2 và số electron nhận cũng là 2. Do đó, chúng ta không cần nhân thêm hệ số cho các bán phản ứng.

Bước 4: Điền hệ số vào phương trình hóa học ban đầu.
Từ bán phản ứng oxi hóa, ta biết tỉ lệ của HBr là 2 để tạo ra Br2. Vì vậy, ta điền hệ số 2 trước HBr và hệ số 1 trước Br2 trong phương trình.
2HBr + H2SO4 đặc, nóng -> 1Br2 + SO2 + H2O

Từ bán phản ứng khử, ta biết tỉ lệ của H2SO4 là 1 để tạo ra SO2. Vì vậy, ta điền hệ số 1 trước H2SO4 và hệ số 1 trước SO2 trong phương trình.
2HBr + 1H2SO4 đặc, nóng -> 1Br2 + 1SO2 + H2O

Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại, thường là H và O, bằng cách thêm hệ số vào các chất còn lại.
Bây giờ, chúng ta kiểm tra số nguyên tử của từng nguyên tố:
Vế trái:
H: 2 (từ 2HBr) + 2 (từ H2SO4) = 4
Br: 2
S: 1
O: 4 (từ H2SO4)

Vế phải:
Br: 2
S: 1
O: 2 (từ SO2) + ? (từ H2O)
H: ? (từ H2O)

Để cân bằng nguyên tố H, ta cần 4 nguyên tử H ở vế phải. Hiện tại ta có 2 nguyên tử H trong 2HBr đã được cân bằng ở bước trước. Ta sẽ cân bằng số nguyên tử H và O bằng cách thêm hệ số cho H2O.
Nếu thêm hệ số 2 trước H2O, ta sẽ có:
2H2O sẽ có 4 nguyên tử H và 2 nguyên tử O.

Ta kiểm tra lại các nguyên tố với hệ số 2 trước H2O:
Phương trình: 2HBr + H2SO4 đặc, nóng -> Br2 + SO2 + 2H2O

Vế trái:
H: 2 + 2 = 4
Br: 2
S: 1
O: 4

Vế phải:
Br: 2
S: 1
O: 2 (từ SO2) + 2 (từ 2H2O) = 4
H: 2 * 2 = 4

Các nguyên tử của tất cả các nguyên tố đã được cân bằng.

Vậy, phương trình hóa học đã được cân bằng là:
2HBr + H2SO4 (đặc, nóng) -> Br2 + SO2 + 2H2O

Chúc các em học tốt!